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目 錄
中文摘要及關(guān)鍵詞 I
英文摘要及關(guān)鍵詞 II
第一章 緒論 1
1.1 前 言 1
1.2 清潔設(shè)備的分類及工作原理 3
1.2.1 按清潔方式分類 3
1.2.2 按發(fā)動(dòng)機(jī)的形式分類 4`
1.2.3 以除塵系統(tǒng)對(duì)清洗機(jī)的分類 4
1.3 清潔機(jī)械在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展情況 5
1.3.1 清潔機(jī)械在外國(guó)的發(fā)展情況 5
1.3.2 我國(guó)清潔機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì) 6
1.4 課題的研究設(shè)想 7
1.5 發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題和解決途徑 7
1.6 課題需要完成的任務(wù) 8
1.6.1 設(shè)計(jì)主要內(nèi)容 8
1.6.2 設(shè)計(jì)工作基本要求 8
第二章 自動(dòng)墻壁清洗機(jī)總體方案設(shè)計(jì) 10
2.1 清潔機(jī)器人的總體方案 10
2.2 自動(dòng)墻壁清洗機(jī)擦洗系統(tǒng)方案 10
2.3 自動(dòng)墻壁清洗機(jī)爬行系統(tǒng)方案 11
2.4 其它部分方案 12
2.4.1材料選擇 12
2.4.2 輪的潤(rùn)滑問(wèn)題 12
2.4.3 軸承的潤(rùn)滑問(wèn)題 12
2.5 本章小結(jié) 12
第三章 自動(dòng)墻壁清洗機(jī)主要零件設(shè)計(jì) 13
3.1 直齒輪副的設(shè)計(jì)計(jì)算 13
3.1.1 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 15
3.1.2 齒根抗彎疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 17
3.1.3 齒面靜強(qiáng)度計(jì)算 18
3.1.4 齒根（抗彎）靜強(qiáng)度驗(yàn)算 19
3.2 錐齒輪副的設(shè)計(jì)計(jì)算 19
3.2.1 基礎(chǔ)尺寸確定 20
3.2.2 確定載荷系數(shù)K 21
3.2.3 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 21
3.2.4 齒根抗彎疲勞強(qiáng)度計(jì)算 22
3.3 本章小結(jié) 23
第四章 清洗機(jī)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24
4.1 擦洗機(jī)器刷洗部分設(shè)計(jì) 24
4.1.1 盤(pán)刷設(shè)計(jì) 24
4.1.2 滾刷設(shè)計(jì) 25
4.1.3刷洗部分所用彈簧的設(shè)計(jì) 26
4.2 內(nèi)空心軸設(shè)計(jì) 27
4.3 擦洗機(jī)主機(jī)滾輪的設(shè)計(jì) 27
4.4 主機(jī)上傳感器及行程開(kāi)關(guān)的選擇 28
4.5復(fù)合纜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 28
4.6 本章小結(jié) 29
第五章 自動(dòng)墻壁清洗機(jī)吸附系統(tǒng)設(shè)計(jì) 30
5.1 采用風(fēng)壓吸附的意義 30
5.2 基本原理 30
5.3 氣動(dòng)計(jì)算的原始數(shù)據(jù)與技術(shù)要求 30
5.4風(fēng)壓部分力學(xué)計(jì)算 31
5.5 本章小結(jié) 32
第六章 總結(jié) 33
參考文獻(xiàn) 34
致 謝 35
中文摘要及關(guān)鍵詞
摘 要：本文結(jié)合國(guó)內(nèi)和國(guó)外對(duì)機(jī)器人的研究狀況的基礎(chǔ)上，介紹了，對(duì)于自動(dòng)墻壁清洗機(jī)的設(shè)計(jì)，它具有風(fēng)壓吸附和四個(gè)輪子。對(duì)齒輪部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算，對(duì)軸進(jìn)行校核計(jì)算。然而重點(diǎn)是爬壁機(jī)器人的移動(dòng)結(jié)構(gòu)要怎么設(shè)計(jì)，要采取怎樣的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，使清洗機(jī)運(yùn)動(dòng)，還有它的吸附結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算。下面簡(jiǎn)單介紹下，擦洗主機(jī)是采用先進(jìn)的控制系統(tǒng)和懸吊系統(tǒng)組成，它是自動(dòng)擦洗，不需要人工，且可以自動(dòng)供水。該機(jī)構(gòu)采用單片機(jī)系統(tǒng)控制，我們只要按按鍵就可以實(shí)現(xiàn)功能。因?yàn)橛昧舜斯δ?，它還可以對(duì)邊緣進(jìn)行識(shí)別，進(jìn)行識(shí)別后得出數(shù)據(jù)，我們就可以選擇是縱洗或橫洗。它用四個(gè)輪子進(jìn)行移動(dòng)，小車(chē)形狀。這樣設(shè)計(jì)使之結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以降低成本。在吸附方式上采用的是風(fēng)壓吸附方式，它是用螺旋槳瘋狂的抽空氣，然后就形成了壓強(qiáng)，可以使機(jī)器人壓在墻上或玻璃上。這種方式有著極大的好處，降低了控制難度，避免了機(jī)器人對(duì)壁面的局限。在樓頂上供電；清洗機(jī)一共有四個(gè)輪子，由后輪帶動(dòng)前輪運(yùn)動(dòng)，機(jī)器人就可以行走了。還有它的減速器采用的是直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。該機(jī)器人可以在任意的水平面行走，也可以在垂直面行走。它的擦洗效率也是極高的，刷子帶有許多毛，可以廣泛的進(jìn)行清洗，根本不用擔(dān)心留有死角或清洗不到的地方。
關(guān)鍵詞：自動(dòng)墻壁清洗機(jī)，風(fēng)壓吸附，齒輪機(jī)構(gòu)，刷洗，單片機(jī)系統(tǒng)。
英文摘要及關(guān)鍵詞
Abstract: based on the research status of robots at home and abroad, this paper introduces the design of automatic wall cleaning machine, which has wind pressure adsorption and four wheels. The gear part is designed and calculated, and the shaft is checked and calculated. However, the key point is how to design the moving structure of the wall climbing robot, what kind of driving system should be adopted to move the cleaning machine, and the design and calculation of its adsorption structure. In the following brief introduction, the scrubbing main machine is composed of advanced control system and suspension system. It is automatic scrubbing, does not need manpower, and can supply water automatically. The mechanism is controlled by a single chip microcomputer system, and we can realize the function by pressing the key. Because of using this function, it can also identify the edge, and after identifying the data, we can choose whether to wash vertically or horizontally. It uses four wheels to move, in the shape of a car. This design makes it simple in structure and can reduce the cost. The adsorption method is wind pressure adsorption, which uses propeller to pump air madly and then forms pressure, which can make the robot press on the wall or glass. This method has great benefits, reduces the control difficulty and avoids the limitation of the robot to the wall. Power supply on the roof; There are four wheels in the cleaning machine, and the rear wheels drive the front wheels to move, so the robot can walk. And its reducer uses straight cylindrical gear transmission. The robot can walk in any horizontal plane or vertical plane. Its scrubbing efficiency is also extremely high. The brush has many hairs and can be widely cleaned. There is no need to worry about leaving dead corners or places that cannot be cleaned.
Key words: automatic wall cleaner， wind pressure adsorption， gear mechanism，scrubbing，Single chip microcomputer system
II
自動(dòng)墻壁清洗機(jī)的設(shè)計(jì)
第一章 緒論
1.1 前 言
當(dāng)前世界發(fā)展的主題是環(huán)保，所以我們每個(gè)人的責(zé)任就是要注意身邊的衛(wèi)生，每個(gè)城市關(guān)注的焦點(diǎn)也是環(huán)保。每個(gè)城市都開(kāi)展一系列的活動(dòng)，叫我們來(lái)保護(hù)自己身邊的環(huán)境。我的家鄉(xiāng)環(huán)保也是不咋地，隨著活動(dòng)的開(kāi)展，意識(shí)的提高，都重視自個(gè)家門(mén)口的衛(wèi)生和自己屋子里的，特別是房子里墻上的衛(wèi)生極難處理。也有許多有錢(qián)人，都覺(jué)得搞衛(wèi)生浪費(fèi)時(shí)間，還不如花錢(qián)請(qǐng)別人搞衛(wèi)生。外墻的衛(wèi)生也難搞，如果是樓房高點(diǎn)的話，就存在一定的危險(xiǎn)系數(shù)。萬(wàn)一出了事，就得不償失了。正是因?yàn)檫@樣，越來(lái)越多的人開(kāi)始注重于機(jī)器清洗，因?yàn)橛兴淮嬖谑裁次ｋU(xiǎn)系數(shù)，有了它自己都不用動(dòng)手了或者雇傭他人。所以清洗機(jī)環(huán)保設(shè)備更是相繼而出，做的也是越來(lái)越完善了。自動(dòng)墻壁清洗機(jī)就成了人們的喜愛(ài)。自動(dòng)墻壁清洗機(jī)對(duì)墻壁有著非常好的清理效果，現(xiàn)在它只是剛剛起步，隨著發(fā)展，功能也會(huì)更加的齊全，最終也會(huì)離不開(kāi)我們，它已經(jīng)成為了一種潮流，在以后的以后，它就是一道亮麗的風(fēng)景線。
最開(kāi)始我國(guó)生產(chǎn)的清潔機(jī)械是以自動(dòng)墻壁清洗機(jī)為主，一開(kāi)始，由于我國(guó)不太發(fā)達(dá)，設(shè)計(jì)的清洗機(jī)體積也是非常巨大的[1]，這一點(diǎn)就造成了費(fèi)用非常高，況且從外觀上看，也是長(zhǎng)得非常丑的。你認(rèn)為誰(shuí)會(huì)買(mǎi)一個(gè)體積大，又不美觀的清洗機(jī)。它體積大，占用面積也大，城市的住房空間本來(lái)就不大。沒(méi)人會(huì)購(gòu)買(mǎi)的，還有一點(diǎn)也是價(jià)格非常昂貴且功能也不齊全。在它的形狀上，也是不符合環(huán)保主題的。參考外國(guó)，他們的起步比我們快，技術(shù)也比較成熟，反正各方面都可能好點(diǎn)。我們就可以向他們學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)，看看哪里需要改進(jìn)或者去除的。我國(guó)的中小型自動(dòng)墻壁清洗機(jī)才冒出個(gè)頭來(lái)，外國(guó)就已經(jīng)研發(fā)出來(lái)了。但我們也不甘心落后，奮起反追。終不負(fù)眾望，中小型自動(dòng)墻壁清洗機(jī)已初步成型。相比外國(guó)，我國(guó)在銷售方面、產(chǎn)品的功能、清洗的效率和效果等方面，還是存在著一丟丟差距?？偠灾?，我國(guó)對(duì)于這方面的研究還是有點(diǎn)欠缺，仍處于初級(jí)發(fā)展階段。我相信在以后，我國(guó)的自動(dòng)墻壁清洗機(jī)也會(huì)越來(lái)越完善，超過(guò)其他國(guó)家。
目前，清潔機(jī)器人的競(jìng)爭(zhēng)是異常的激烈，很多國(guó)家自己研發(fā)了很多的小型清潔機(jī)器人，各種各樣的款式，千奇百怪。某些產(chǎn)品出乎我們的想象，做的非常還。比如，有一款清潔機(jī)器人，它的吸塵除灰的功能非常強(qiáng)大，效率亦是極高。除了可以手動(dòng)操作之外，它竟然可以遙控操作，這就給我們帶來(lái)了許多的便捷。它能夠360°旋轉(zhuǎn)，無(wú)死角清潔。它能輕松的越過(guò)障礙，對(duì)于我們具有很高的借鑒價(jià)值。它在構(gòu)造上輕巧簡(jiǎn)單，美觀上毋庸置疑[2]。由于它的輕巧簡(jiǎn)單，體積小，深受人們的喜愛(ài)。其實(shí)該清潔機(jī)器人最重要是可以幫助人們從繁雜的工作中解放出來(lái)，對(duì)于勞動(dòng)強(qiáng)度高，還存在危險(xiǎn)的清潔工作來(lái)說(shuō)，真是深受我們的喜愛(ài)。在這一方面，我國(guó)的研發(fā)還是有點(diǎn)慢。從最開(kāi)始的人力清掃，已經(jīng)滿足不了社會(huì)的需要了。況且隨著發(fā)展，房屋建的高了，建造了大批的廣場(chǎng)，還有很多公園等娛樂(lè)悠閑場(chǎng)所，一些社會(huì)服務(wù)機(jī)構(gòu)。這些就需要大量的人力、財(cái)力去進(jìn)行清潔。勞動(dòng)強(qiáng)度高，效率低下，依靠以往的大型自動(dòng)墻壁清洗機(jī)已經(jīng)不能滿足了，處于這種形勢(shì)之下，急需要開(kāi)發(fā)一種能節(jié)約勞動(dòng)力的、效率高的、成本低的小型清潔設(shè)備。
現(xiàn)在天氣也是不怎么好，霧霾、沙塵暴出現(xiàn)幾率也加大，人們也開(kāi)始對(duì)環(huán)境的問(wèn)題重視起來(lái)了。焚燒塑料，燃油車(chē)釋放的尾氣對(duì)空氣造成了影響，政府就大力提倡使用清潔環(huán)保的設(shè)備，給我們的自動(dòng)墻壁清洗機(jī)帶來(lái)了幫助。小型清潔設(shè)備不燒油，阻止了對(duì)環(huán)境的污染。因其輕巧簡(jiǎn)單，造價(jià)低，維修成本也低[3]。它還操作簡(jiǎn)單，老少都能學(xué)會(huì)，維修起來(lái)也方便。有了以上的種種特點(diǎn)，小型清潔設(shè)備具有了很好的發(fā)展前景。本課題設(shè)計(jì)的自動(dòng)墻壁清洗機(jī)，綜合過(guò)去的種種，為了解決人力財(cái)力消耗太大和人力的清潔效率低，特別是高樓壁面危險(xiǎn)性高而提出的。該墻壁自動(dòng)清洗機(jī)結(jié)合了以前大型清洗機(jī)的優(yōu)點(diǎn)和現(xiàn)在小型清洗機(jī)的優(yōu)點(diǎn)及機(jī)器人技術(shù)，結(jié)合了社會(huì)發(fā)展的主題，設(shè)計(jì)什么樣的結(jié)構(gòu)形狀。在總體的造型、功能等方面進(jìn)行了創(chuàng)新的設(shè)計(jì)，使其利用范圍廣泛，工作效率高。適用于公園、高樓大廈的壁面、廣場(chǎng)、街道等地方。而且在這個(gè)機(jī)器上還自帶了一個(gè)垃圾箱，當(dāng)垃圾裝滿時(shí)，它會(huì)停下來(lái)處于報(bào)警狀態(tài)，這樣我們就能聽(tīng)到并及時(shí)的倒垃圾。
自動(dòng)墻壁清洗機(jī)的制造成本不貴，可以廣泛吸引投資商。最主要的特點(diǎn)是它靈活方便且使用范圍大，可以促進(jìn)資本的回流。不管是城里的，還是鄉(xiāng)下的都可以使用。它的工作原理是由滾刷清潔壁面或路面，再由那個(gè)圓柱形滾筒帶入垃圾箱[4]。連續(xù)完成清潔工作。該自動(dòng)墻壁清洗機(jī)還可以編程，進(jìn)行區(qū)域式清潔，不過(guò)此功能的實(shí)用性可能不太高。自動(dòng)墻壁清洗機(jī)有許多優(yōu)點(diǎn)，比如：具有良好的工作狀況，可以預(yù)防交通事故且使用壽命長(zhǎng)，不但可以對(duì)以上的空氣介質(zhì)進(jìn)行除塵凈化，而且還能清潔垃圾，維護(hù)了環(huán)境的衛(wèi)生，也保證了其美觀性。
本文具體介紹了自動(dòng)墻壁清洗機(jī)的設(shè)計(jì)，結(jié)合了我國(guó)的國(guó)情，再根據(jù)人們的需要，比較全面的說(shuō)明了設(shè)計(jì)過(guò)程，本文上面還有我應(yīng)用的一些參考文獻(xiàn)。本文里面有圖例和一些表格數(shù)據(jù)，該自動(dòng)墻壁清洗機(jī)涉及很多知識(shí)，困難比較大，由于我的能力一般般，還有實(shí)踐方面的不足，可能造成文字及計(jì)算部分不夠周全。如果有錯(cuò)誤，請(qǐng)老師給予批評(píng)并加以指正。
1.2 清潔設(shè)備的分類及工作原理
清潔設(shè)備有大型清潔設(shè)備、中型清潔設(shè)備和小型清潔設(shè)備。大型清潔設(shè)備體積大、復(fù)雜程度高、制造成本昂貴，使用范圍也不怎么廣泛，不加以考慮。本課題研究的是自動(dòng)墻壁清洗機(jī)，它屬于小型清潔設(shè)備，符合設(shè)計(jì)的要求[5]?，F(xiàn)在設(shè)計(jì)的小型清潔設(shè)備，可以從怎么清潔、采用什么除塵系統(tǒng)、什么樣的發(fā)動(dòng)機(jī)等方面進(jìn)行分類。
1.2.1 按清潔方式分類
自動(dòng)墻壁清洗機(jī)按清潔方式可以分為三類：分別是吸掃式、純掃式和純吸式
1、純掃式的自動(dòng)墻壁清洗機(jī)
我們先來(lái)說(shuō)下純掃式的自動(dòng)墻壁清洗機(jī)的工作原理，純掃式的自動(dòng)墻壁清洗機(jī)依靠的機(jī)構(gòu)是蝶形刷和滾筒刷，它們兩相互接力來(lái)實(shí)現(xiàn)清潔工作。蝶形刷位于清洗機(jī)器的兩側(cè)，滾筒刷位于清洗機(jī)器的中部。它們有這各自的優(yōu)點(diǎn)，滾筒刷除了清潔地面的垃圾，它還有另外一個(gè)重要的功能，就是可以從地面清潔的垃圾收入車(chē)內(nèi)的垃圾箱之中。蝶形刷具有數(shù)量極多的刷毛，可以提高清潔質(zhì)量。它的刷毛強(qiáng)度高，耐磨性好，蝶形刷的刷毛分布面積廣，加大了路面清潔的面積，提高了工作效率。蝶形刷有一個(gè)裝置，名為壓力調(diào)節(jié)裝置，對(duì)于一些黏著物有著很強(qiáng)的清理作用[6]。此自動(dòng)墻壁清洗機(jī)所需功率小，操作起來(lái)簡(jiǎn)單。它也存在著缺點(diǎn)，如果塵土顆粒細(xì)小，就達(dá)不到理想的清潔效果，在清潔過(guò)程中也非常容易產(chǎn)生揚(yáng)塵。
2、純吸式的自動(dòng)墻壁清洗機(jī)
純吸式的自動(dòng)墻壁清洗機(jī)的工作原理和吸塵機(jī)的原理比較類似。純吸式的自動(dòng)墻壁清洗機(jī)它主要由吸氣管道、風(fēng)機(jī)、吸塵嘴等組成，它的工作原理就是風(fēng)機(jī)通過(guò)吸氣管道吸氣，在兩邊形成一定的壓強(qiáng)差，再由吸塵嘴吸收垃圾，最終進(jìn)入垃圾箱內(nèi)。它需要風(fēng)機(jī)的功率大，才能吸得起垃圾。吸塵嘴也要大，這樣就可以提高它的工作效率。上面提到的純吸式的自動(dòng)墻壁清洗機(jī)對(duì)于塵土顆粒細(xì)小的，無(wú)法達(dá)到理想效果。而它就克服了純吸式的自動(dòng)墻壁清洗機(jī)的缺點(diǎn)。但它也存在了一定的缺點(diǎn)，在濕地上達(dá)不到理想的效果，對(duì)于一些馬路邊上的溝槽也是不好清理的。
3、吸掃式的自動(dòng)墻壁清洗機(jī)
吸掃式的自動(dòng)墻壁清洗機(jī)汲取了純吸式的自動(dòng)墻壁清洗機(jī)和純掃式的自動(dòng)墻壁清洗機(jī)的特點(diǎn)，它是由風(fēng)機(jī)、蝶形刷、吸塵嘴和管道等組成[7]，有了前面兩種清洗機(jī)的機(jī)構(gòu)，它可以對(duì)馬路上的溝槽進(jìn)行清理了，也可以對(duì)顆粒小的塵土進(jìn)行清理了，補(bǔ)足了這兩者的缺點(diǎn)。沒(méi)有什么機(jī)構(gòu)是完美的，它也有一些缺點(diǎn)。它擁有前兩者的機(jī)構(gòu)零件，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)在復(fù)雜程度上升了一個(gè)檔次，造就了成本比較高。
1.2.2 按發(fā)動(dòng)機(jī)的形式分類
隨著發(fā)展，我們?cè)絹?lái)越關(guān)注自己身邊的環(huán)境問(wèn)題。以前的大型自動(dòng)墻壁清洗機(jī)用的是內(nèi)燃機(jī)作為發(fā)動(dòng)機(jī)，它一工作起來(lái)，就會(huì)產(chǎn)生尾氣，對(duì)環(huán)境造成影響，而且它的噪音也是相當(dāng)之大。人們對(duì)以內(nèi)燃機(jī)為發(fā)動(dòng)機(jī)的清洗機(jī)并不感冒，而是喜歡以電瓶為發(fā)動(dòng)機(jī)的小型自動(dòng)墻壁清洗機(jī)。小型自動(dòng)墻壁的優(yōu)點(diǎn)可是比大型的多，起碼在發(fā)動(dòng)機(jī)上，電瓶工作的聲音比內(nèi)燃機(jī)工作的聲音要小得多。工作時(shí)不產(chǎn)生尾氣，非常的環(huán)保。由于它的小巧靈活，傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，減低了設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度。在外形上，也是符合我們的設(shè)計(jì)觀念的。它采用的是無(wú)級(jí)變速系統(tǒng)，通過(guò)傳感器對(duì)路面的感知，來(lái)調(diào)節(jié)清潔速度。既然有優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)也是有的。它的發(fā)動(dòng)機(jī)用的是電瓶，電瓶需要充電，它的工作時(shí)間就受到了一定的限制。
1.2.3 以除塵系統(tǒng)對(duì)清洗機(jī)的分類
本次設(shè)計(jì)的自動(dòng)墻壁清洗機(jī)，它的組成部分是由垃圾收集箱、垃圾運(yùn)輸系統(tǒng)、機(jī)器框架、發(fā)動(dòng)機(jī)還有傳動(dòng)系統(tǒng)等構(gòu)成。自動(dòng)墻壁清洗機(jī)它的造型是一個(gè)方形的小車(chē)模樣，它擁有四個(gè)輪子，用來(lái)支撐它的重量，前面兩個(gè)輪子是固定的，只可以前進(jìn)或者后退?？刂扑较虻氖呛竺娴膬蓚€(gè)輪子，可以使該機(jī)構(gòu)在任意方向上運(yùn)動(dòng)[8]。它的四個(gè)輪子還可以調(diào)節(jié)高度，如果清潔刷用久了，會(huì)有磨損，與地面的接觸面積就會(huì)降低，清潔效率也自然的減低了，我們現(xiàn)在就可以調(diào)節(jié)它的車(chē)輪高度，加大接觸面積，提高效率。我們來(lái)說(shuō)說(shuō)該機(jī)的技術(shù)方案；它以電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，由V形帶帶動(dòng)錐齒輪，再由錐齒輪帶動(dòng)滾筒刷上的小齒輪，使?jié)L筒刷轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到清潔效果。
1.3 清潔機(jī)械在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展情況
在這幾年的發(fā)展中，國(guó)內(nèi)有許多技術(shù)人員向他國(guó)學(xué)習(xí)和借鑒清潔機(jī)方面的技術(shù)，使我國(guó)的清潔機(jī)械得以快速發(fā)展。清洗機(jī)的性能日趨完善。
1.3.1 清潔機(jī)械在外國(guó)的發(fā)展情況
國(guó)外的清洗機(jī)起點(diǎn)比較早，隨著發(fā)展，技術(shù)較先進(jìn)。在很早之前，外國(guó)為了發(fā)展，往往忽略了環(huán)境的保護(hù)，造成樓房多灰塵，路面多垃圾。他們開(kāi)使把資本和技術(shù)投入在清潔機(jī)械上，使之發(fā)展的很快。清潔機(jī)械的造型，功能方面也是雜七雜八，各有各的特色。
我國(guó)在七十年代初研究和發(fā)展機(jī)器人。二十世紀(jì)七十年代，德國(guó)科技會(huì)展在北京舉行。德國(guó)某公司開(kāi)始在北京展出了工業(yè)機(jī)器人，許多技術(shù)人員借鑒和學(xué)習(xí)，以此為起點(diǎn)，我國(guó)對(duì)于研制機(jī)器人有了一定的了解了[9]。由于研究機(jī)器人技術(shù)可以促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和工業(yè)水平的進(jìn)步，所以我國(guó)高度重視，推行了一系列的計(jì)劃。復(fù)旦大學(xué)從1987年開(kāi)始在國(guó)家的支持下，開(kāi)始了機(jī)器人的研究，此后，很多大學(xué)或者研究院等單位也相繼在和機(jī)器人相關(guān)的領(lǐng)域開(kāi)展研究。
自1988年以來(lái)，北京工業(yè)大學(xué)針對(duì)玻璃窗，研制了玻璃窗自動(dòng)墻壁清洗機(jī)。具有如下特點(diǎn)：伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，真空吸盤(pán)吸附，采用多層框架式機(jī)構(gòu)，缺點(diǎn)就是沒(méi)有裝備擦洗系統(tǒng)且重量大。之后，北京工業(yè)大學(xué)研制了球形爬壁機(jī)器人。其移動(dòng)機(jī)構(gòu)采用腿足式移動(dòng)，從控制方面和復(fù)雜程度方面和穩(wěn)定性等方面考慮，該球形爬壁機(jī)器人存在吸盤(pán)穩(wěn)定性較差，安全性不是很好。為了提高機(jī)器人的越障能力，北京工業(yè)大學(xué)在擦洗裝備和工藝等方面有了一定的了解，研究比較深入，并結(jié)合玻璃阻礙的特點(diǎn)和許多模擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，研制了一種機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)具有全方位越障的能力。
后來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和國(guó)家對(duì)智能機(jī)器人的支持下，哈爾濱工業(yè)大學(xué)開(kāi)始了對(duì)壁面移動(dòng)機(jī)器人的研究，已經(jīng)先后研究出多種爬壁機(jī)器人。完成較早的機(jī)器人是采用遙控控制的，采用的是輪式負(fù)壓，可以吸附壁面[10]。如圖1.3所示。該機(jī)器人重要的功能之一是要在大直徑圓柱面上或瓷磚壁面進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。針對(duì)這一點(diǎn)，要求對(duì)壁面的適應(yīng)能力較強(qiáng)，所以在密封裝置上采用柔性設(shè)計(jì)。機(jī)器人具有卷?yè)P(yáng)機(jī)，支援小車(chē)等附屬設(shè)施。該機(jī)器人用的是兩個(gè)輪子進(jìn)行移動(dòng)動(dòng)，它帶有一個(gè)負(fù)壓吸盤(pán)，在它的后面還帶有一個(gè)擦洗機(jī)構(gòu)，負(fù)壓吸盤(pán)有滑動(dòng)密封性，它用輪子移動(dòng)。然而，該機(jī)器人也存在缺陷，在曲面轉(zhuǎn)換和在碰到妨礙物時(shí)，它的能力較差。
圖1.3 輪式負(fù)壓機(jī)器人 圖1.4 CLEANBSOT-Ⅰ
航空航天大學(xué)自1989年以來(lái)，在國(guó)家的支持下，研制出了很多自動(dòng)墻壁清洗機(jī)的樣機(jī)。它們分別是可以擦洗窗戶的機(jī)器人、WASHMAN、CLEANBSOTⅠ、SKYCLEAN、 藍(lán)天寶寶等系列自動(dòng)墻壁清洗機(jī)。前面的三種是全自動(dòng)自動(dòng)墻壁清洗機(jī)，它可以自主移動(dòng)，其中CLEANBSOT-Ⅰ可以進(jìn)行方向調(diào)整，達(dá)到所想要的方向[11]。如圖1.4所示。之后北航又研制出藍(lán)天寶寶的其他系列，功能也是更加的齊全，之前的缺點(diǎn)也改進(jìn)了。
數(shù)十年前擦窗機(jī)器人就已經(jīng)在我國(guó)成功的誕生，與國(guó)外的機(jī)器人相比，質(zhì)量顯著的降低了，機(jī)器人使用了結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的履帶雙車(chē)體結(jié)構(gòu)。在驅(qū)動(dòng)方面，學(xué)習(xí)了坦克的履帶結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)在實(shí)際使用中無(wú)可挑剔使用時(shí)間久技術(shù)成熟，能夠有效降低開(kāi)發(fā)周期。8年前我國(guó)研究的一類模擬人類部分肢體的機(jī)器人，主要是模仿人類清潔時(shí)的肢體動(dòng)作?！八{(lán)天潔寶”屬于被動(dòng)自動(dòng)墻壁清洗機(jī)，該機(jī)器人利用真空產(chǎn)生的吸附力使得機(jī)器人能夠牢牢地抓住墻壁、玻璃等物品。在機(jī)器人的研究領(lǐng)域達(dá)到了一個(gè)新的高度，對(duì)清潔機(jī)械領(lǐng)域有很高的幫助。
1.3.2 我國(guó)清潔機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)
因?yàn)闅v史上遺留種種的問(wèn)題，我國(guó)的清洗機(jī)械發(fā)展緩慢，就比如在日常的公路護(hù)理中，只有在少部分路況良好的路面才會(huì)使用專用車(chē)輛進(jìn)行護(hù)理，一旦遇到坑坑洼洼的路面就只能夠話費(fèi)大量人力物力去手動(dòng)進(jìn)行清掃，在比較偏僻的城鎮(zhèn)甚至連專用清洗車(chē)輛都沒(méi)有，那么怎么辦呢，只能就地解決，物盡其用，有什么用什么，例如可以將摩托的發(fā)動(dòng)機(jī)拆下來(lái)進(jìn)行改造使用，這樣改造的物品顯然和美觀無(wú)緣，并且還有一定的危險(xiǎn)性，而且這種改造的機(jī)器產(chǎn)生的污染很?chē)?yán)重不符合當(dāng)代社會(huì)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值觀。就現(xiàn)在我所了解的資料和新聞來(lái)看，大公司沒(méi)有向這方面考慮太多，大多都是淺嘗輒止，防止自身的資金虧損，而中小公司卻又苦于沒(méi)有資金的來(lái)源支撐他們?nèi)パ芯縖12]，這也就使得清洗機(jī)器人的市場(chǎng)慘淡，沒(méi)有像其他的機(jī)械產(chǎn)品那樣充滿著競(jìng)爭(zhēng)者，靜兒也就讓市面上的產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊。近幾年由于國(guó)家對(duì)于污染的大力整治，以及人民整體生活水平的提高，社會(huì)上對(duì)于清潔機(jī)器人的需求也逐漸回暖，同時(shí)廠商也發(fā)現(xiàn)商機(jī)加大資金投入的力度，為了迎合更多人的需求，制造商將機(jī)器人的外形、智能也列入考慮的范疇。
因?yàn)槲以O(shè)計(jì)的這種擦洗機(jī)器人需要在高空作業(yè)，那么顯然質(zhì)量低、不復(fù)雜的結(jié)構(gòu)吸附力強(qiáng)是我在設(shè)計(jì)的時(shí)候需要著重考慮的方向。
機(jī)器人清理專注的方向有很多，我們可以選擇兩個(gè)來(lái)重點(diǎn)了解：
其一：在比較平緩的地面和平整完好的玻璃上進(jìn)行清理，這個(gè)時(shí)候我們需要的設(shè)計(jì)僅僅需要針對(duì)機(jī)器人的質(zhì)量和效率即可。
其二：在凹凸不平的瓷磚和玻璃上進(jìn)行清理，在這種比較復(fù)雜的工作環(huán)境下對(duì)機(jī)器人的功能的需求就很多，比如加強(qiáng)吸附力，能夠攀越障礙。
1.4 課題的研究設(shè)想
參閱相關(guān)產(chǎn)品的技術(shù)資料，高層建筑外玻璃擦洗機(jī)主要由伺服懸吊系統(tǒng)、擦洗主機(jī)和由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成，在設(shè)計(jì)的時(shí)候我們應(yīng)該考慮到，當(dāng)機(jī)器人工作的時(shí)候機(jī)臂與玻璃等物品建應(yīng)該有足夠的壓力，否則物體不能被洗干凈。而且還需要額外為機(jī)器人配有特定的存儲(chǔ)空間或者裝置分別用來(lái)存放清洗液以及吸收清洗時(shí)產(chǎn)生的污染物。
1.5 發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題和解決途徑
本次的設(shè)計(jì)要求是理解并能充分展示在設(shè)計(jì)制造過(guò)程中徐匯的東西，鑒于本人學(xué)識(shí)有限而且在時(shí)間方面不夠充分，所以只能在各種類型和功用效果不同的機(jī)器人中選擇者及制造都不復(fù)雜的環(huán)保車(chē)，雖說(shuō)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是由于出現(xiàn)的時(shí)間比較晚，所以在功能上會(huì)比老型號(hào)的產(chǎn)品要多，同時(shí)一些新的問(wèn)題也會(huì)出現(xiàn)。比如在環(huán)保車(chē)的設(shè)計(jì)架構(gòu)方面就海鮮的不成熟，在論文庫(kù)以及各種網(wǎng)站上都很難找到關(guān)于環(huán)保車(chē)的蹤跡，因此對(duì)于我來(lái)說(shuō)，如何在有限的資料中去尋找發(fā)現(xiàn)并且設(shè)計(jì)出相關(guān)的車(chē)輛是很關(guān)鍵的[13]。在環(huán)保車(chē)清洗工具材料的選擇上也很有講究，就拿清洗車(chē)下端的清洗機(jī)器上的絨毛來(lái)說(shuō)，如果絨毛太軟，稍大型的垃圾就清理不動(dòng)，絨毛太硬不僅會(huì)損壞路面產(chǎn)生多重污染，還會(huì)增大摩擦力，加速車(chē)輛電能以及是有的損耗，間接的加大了資源浪費(fèi)以及環(huán)境的污染。對(duì)于清掃來(lái)說(shuō)，當(dāng)然是越干凈越好，然而在設(shè)計(jì)時(shí)我發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題，當(dāng)要求清掃的較為干凈的時(shí)候，勢(shì)必要求清掃機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)幅度增大，然而增大幅度的同時(shí)，所需要的設(shè)備就同樣會(huì)增大，這就使得清洗車(chē)的重量大幅度的增加[14]。而手動(dòng)式清理車(chē)的資料就更少了，我通過(guò)新聞、網(wǎng)絡(luò)以及向老師尋求幫助，和在同學(xué)的合作下了解了手動(dòng)式清理車(chē)的運(yùn)作方式，它通過(guò)輪子的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)帶動(dòng)整個(gè)器械的運(yùn)作，當(dāng)人力推動(dòng)時(shí)，位于正下方的清理機(jī)構(gòu)便會(huì)在輪胎的帶動(dòng)下進(jìn)行工作，然而，遇到天氣原因的時(shí)候手動(dòng)清理車(chē)的局限性就體現(xiàn)出來(lái)了，它在轉(zhuǎn)彎時(shí)很費(fèi)力，并且雨天清理臟污的能力顯著下降。
1.6 課題需要完成的任務(wù)
1.6.1 設(shè)計(jì)主要內(nèi)容
本課題要求設(shè)計(jì)出的自動(dòng)墻壁清洗機(jī)能完成普通清潔的功能。完成自動(dòng)墻壁清洗機(jī)的方案設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)組成，并對(duì)自動(dòng)墻壁清洗機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力計(jì)算，使其結(jié)構(gòu)布局和受力更加合理。
其主要設(shè)計(jì)內(nèi)容為：
1、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（電機(jī)電池的選擇與安裝）；
2、傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；
3、帶傳動(dòng)的選擇與設(shè)計(jì)；
4、齒輪的選擇與設(shè)計(jì)；
5、軸和軸承的設(shè)計(jì)；
6、機(jī)架的設(shè)計(jì)；
7、繪制自動(dòng)墻壁清洗機(jī)的零件圖及裝配圖；
8、完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。
1.6.2 設(shè)計(jì)工作基本要求
1、經(jīng)過(guò)認(rèn)真學(xué)習(xí)研究，在充分的了解的基礎(chǔ)上進(jìn)行任務(wù)書(shū)的擬定；
2、根據(jù)擬定的任務(wù)書(shū)的要求以及老師的建議以及歷屆論文的參考定下開(kāi)題報(bào)告；
3、在既定要求的合理范圍內(nèi)，用自己的想法對(duì)清洗機(jī)進(jìn)行計(jì)算，并能自行考慮清洗機(jī)的內(nèi)置裝置的合理布置安排。
4、與老師探討研究擬定總綱；
5、在老師的幫助下尋找并且翻譯外文文獻(xiàn)；
6、論文有自己的見(jiàn)解和看法，并能在限定時(shí)間內(nèi)圓滿的達(dá)成目標(biāo)；
總的要求就是畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束后，能夠達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)。
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第二章 自動(dòng)墻壁清洗機(jī)總體方案設(shè)計(jì)
2.1 清潔機(jī)器人的總體方案
清潔機(jī)器人首要的基本要求顯然就是將臟污清理干凈，因此在設(shè)計(jì)的時(shí)候需要將擦洗能力和凈污能力放在首位。另外，清洗機(jī)器人因?yàn)槠涔ぷ鳝h(huán)境的特殊需求以及處于對(duì)人員安全的考慮，機(jī)器人應(yīng)該要有足夠強(qiáng)的吸附能力以及攀爬能力還要有緊急安全防護(hù)系統(tǒng)。因此清洗機(jī)器人應(yīng)該有基本的三大系統(tǒng)組成：清理掃除系統(tǒng)、攀爬越障系統(tǒng)、控制與安全系統(tǒng)[15]。主機(jī)主要由箱體,支撐架,防護(hù) 罩,刷子,電機(jī),螺旋槳風(fēng)壓系統(tǒng),齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)等組成。我設(shè)計(jì)的這個(gè)機(jī)器人是依靠其中的螺旋槳，螺旋槳運(yùn)作的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的風(fēng)力使得內(nèi)部壓力驟然降低，然后主體在大氣壓力的作用下僅僅吸附在墻壁上，起到了吸附的效果。而清洗系統(tǒng)的一端就與其相連接，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)候清洗系統(tǒng)也會(huì)隨之啟動(dòng)，這樣做能夠起到降低設(shè)計(jì)難度以及節(jié)省材料的目的。同時(shí)，內(nèi)部的電機(jī)是可以在一定程度上自由運(yùn)動(dòng)的，通過(guò)電機(jī)的自行運(yùn)動(dòng)來(lái)使清洗機(jī)能夠完成縱向清洗和橫向清洗的操作。箱體外側(cè)還配備有兩個(gè)腔體，連接各清理系統(tǒng)用于處理和回收臟污液體，同時(shí)腔室的另外的接口在于清洗機(jī)器人的底部[16]，用來(lái)噴射清洗劑配合箱底的機(jī)械臂來(lái)進(jìn)行清洗工作，為了更高效的進(jìn)行清洗烘干的工序，我在設(shè)計(jì)的時(shí)候在機(jī)器人的主體部分正下方安裝了一個(gè)軟毛刷，這樣在機(jī)器人清理完一個(gè)地區(qū)轉(zhuǎn)向另一個(gè)地區(qū)的時(shí)候可以順便將該地區(qū)進(jìn)行干燥處理。
2.2 自動(dòng)墻壁清洗機(jī)擦洗系統(tǒng)方案
根據(jù)我在上文提出的方案以及設(shè)計(jì)思路設(shè)定如下的方案：
第一種：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2.1。
此種方案采用負(fù)壓履帶吸盤(pán)式盤(pán)滾組合式擦洗，這個(gè)方案容易受到外界的影響，比如玻璃的品質(zhì)。另外根據(jù)實(shí)際情況來(lái)考慮，瓷磚在使用的時(shí)候是不可能一整塊的直接使用的，會(huì)分成很多小塊進(jìn)行使用這就到這了瓷磚之間的不完整，影響機(jī)器人的吸附能力。
圖2.1 結(jié)構(gòu)一 圖2.2 結(jié)構(gòu)二
第二種：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2.2所示。
這種方案采用了風(fēng)壓式壓緊，盤(pán)滾組合式擦洗，清理雜物的功能比較強(qiáng)但是，這種設(shè)計(jì)犧牲了機(jī)器人的穩(wěn)定性能，當(dāng)清洗機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)作的時(shí)候，由于能不重心的不穩(wěn)定，導(dǎo)致機(jī)器人會(huì)產(chǎn)生不必要的振動(dòng)，引發(fā)安全隱患的問(wèn)題。
第三種：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖2.3所示。
圖2.3 結(jié)構(gòu)三
這種方案吸取了第二種方案的優(yōu)點(diǎn)，改變了傳動(dòng)方式，使得架構(gòu)以及裝置機(jī)構(gòu)的布局能夠重新進(jìn)行調(diào)整。我可以將清洗系統(tǒng)的主要構(gòu)成組件安裝在機(jī)器人的背部，這樣既能夠增重來(lái)改善震動(dòng)的問(wèn)題，也可以提供連續(xù)不斷的清潔保證。
經(jīng)過(guò)深思熟慮以及和老師進(jìn)行探討過(guò)后，在老師的建議下我選擇了第三種方案。
2.3 自動(dòng)墻壁清洗機(jī)爬行系統(tǒng)方案
采用了兩盤(pán)兩滾的結(jié)構(gòu)來(lái)加快機(jī)器人內(nèi)部結(jié)構(gòu)的工作進(jìn)程，達(dá)到快速清洗的目的。為了盡量的降低機(jī)器人的質(zhì)量將原本的兩個(gè)電機(jī)換為一個(gè)電機(jī)，減少機(jī)器人與玻璃件的摩擦加快機(jī)器人的行動(dòng)力，同時(shí)為了加速玻璃盒墻壁上的水跡風(fēng)干的速度，在機(jī)器人的底部添加了一些柔軟的絨毛，能夠吸收多余的水分，提高清洗的速率[17]。內(nèi)部的風(fēng)壓系統(tǒng)使風(fēng)葉通過(guò)電機(jī)不斷地產(chǎn)生內(nèi)外的氣壓差，使得大氣壓總是比內(nèi)部氣壓低，迫使機(jī)器人能夠牢牢地吸附在墻壁上，同時(shí)之前提過(guò)的榮麥也能起到增加吸附力的作用。
2.4 其它部分方案
2.4.1材料選擇
根據(jù)本次設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，我總結(jié)了下清洗機(jī)器人對(duì)于材料的選擇方面的要求，首先材料的獲取來(lái)源應(yīng)該不能太難，需要有易于塑形密度小的特點(diǎn)，而且由于在工作中使用的清潔劑和產(chǎn)生的污染都是化學(xué)物品，帶有一定的腐蝕能力，考慮到使用壽命，應(yīng)該采用抗腐蝕的材料。經(jīng)過(guò)對(duì)比分析，我發(fā)現(xiàn)了一種生活中的常見(jiàn)材料塑料以及合金。
在涉及到容易腐蝕的組件和工作環(huán)境的時(shí)候，我是選擇聚乙烯以及聚氯乙烯和甲醛來(lái)作為材料的。
傳動(dòng)軸這一構(gòu)件由于工作環(huán)境和對(duì)于其剛度的要求，我經(jīng)過(guò)篩選比較選擇鋁合金。
螺旋槳材料選用尼龍66 (聚己二酰己二胺)。
機(jī)架的材料采用鋁合金。
其他機(jī)件的選擇根據(jù)通常材料在重量最輕原則下進(jìn)行確定。
2.4.2 輪的潤(rùn)滑問(wèn)題
在上述材料選擇的文字中我選擇了甲醛作為制造齒輪的主要材料。通過(guò)查詢資料了解到在工作時(shí)以及它所處的環(huán)境中必須要少潤(rùn)滑。
2.4.3 軸承的潤(rùn)滑問(wèn)題
軸承的種類的不同所要求的潤(rùn)滑的方式也不同，在不同工作環(huán)境下所使用的潤(rùn)滑劑也會(huì)不相同，在本次設(shè)計(jì)中軸承為空心軸，采用的潤(rùn)滑脂為鈣潤(rùn)滑脂。
2.5 本章小結(jié)
在本章中我通過(guò)查詢計(jì)算得出了初步的設(shè)計(jì)總體方案，從機(jī)器人的操作系統(tǒng)出發(fā)進(jìn)行一系列的操作計(jì)算，再進(jìn)行繪制建模和基本數(shù)據(jù)的確認(rèn)，再?gòu)拇蟮墓ぷ鳝h(huán)境和實(shí)際考慮，進(jìn)行再次修稿定型，最后在老師的指導(dǎo)下完整最終的定稿。
第三章 自動(dòng)墻壁清洗機(jī)主要零件設(shè)計(jì)
3.1 直齒輪副的設(shè)計(jì)計(jì)算
圖3.1 電動(dòng)機(jī)
如圖3.1所示，在該電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)圖中，采用的驅(qū)動(dòng)方式為：閉式直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。已知該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)具有以下參數(shù)特征：
a：功率；
b：小齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度；
c：傳動(dòng)比；
可以許有的誤差為,在連續(xù)不斷的工作的情況下，可以大略的估計(jì)他的壽命在6年內(nèi)。一年平均計(jì)數(shù)天。
（1） 選取合適的材料，確定相關(guān)的數(shù)據(jù)，并且依據(jù)上文的數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行選擇。
對(duì)于小齒輪材料的選取，應(yīng)該遵循有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)，結(jié)合實(shí)際需求，選取小齒輪的加工材料為。并對(duì)其進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。同同理，大齒輪材料采用，任然對(duì)其進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。因?yàn)榇簖X輪需要承受更大的應(yīng)力，必須使得其齒面硬度高于小齒輪。暫定大齒輪的齒面硬度為，小齒輪的硬度略低于大齒輪，定為。
（2） 初步選齒數(shù) 取小齒輪的齒數(shù)為，則大齒輪的齒數(shù)為：
取整，齒輪數(shù)取 。
（3） 通過(guò)計(jì)算，得出齒數(shù)比：
由傳動(dòng)比減去齒數(shù)比得，
在允許誤差之內(nèi)。
（4） 選取合適的齒面寬度系數(shù)以及該齒輪的傳動(dòng)等級(jí)，通過(guò)對(duì)于資料的查找可以獲得相關(guān)數(shù)據(jù)：
根據(jù)本次設(shè)計(jì)的要求和相關(guān)數(shù)據(jù)得小齒輪直徑：
根據(jù)本次設(shè)計(jì)的要求和相關(guān)數(shù)據(jù)得齒面寬度：
根據(jù)本次設(shè)計(jì)的要求和相關(guān)數(shù)據(jù)得由相關(guān)數(shù)據(jù)得：
查看參考文獻(xiàn)表可以從表中得到精度等級(jí)，為7級(jí)。
（5） 根據(jù)數(shù)據(jù)，計(jì)算小齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩
(5.1)
由上面計(jì)算的結(jié)果，確定系數(shù)、
(5.2)
查看《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》書(shū)中涉及到的公式得；
==
（6） 通過(guò)上面的計(jì)算得出，載荷系數(shù)、
(5.3)
1) 查閱參考文獻(xiàn)表中，看表格，??；
2) 運(yùn)動(dòng)載荷系數(shù) 查閱與本次設(shè)計(jì)相關(guān)的文獻(xiàn)[6]圖可查得，；
3) 齒輪的載荷分布的系數(shù),查看相關(guān)的參考文獻(xiàn)[6]圖，??；
4) 齒間載荷分配系數(shù)、，查看書(shū)中內(nèi)容得；
查看相關(guān)的文獻(xiàn)表得
5) 載荷系數(shù) 、 看上面的公式(5.3)可以得到；
3.1.1 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算
（1） 首先把許用應(yīng)力[]確定下來(lái)
a）齒輪一共工作的時(shí)間：
b）齒輪抗拒應(yīng)力的循環(huán)次數(shù)、，查看文獻(xiàn)[6]中的公式和參考文獻(xiàn)[6]表可計(jì)算查得：
c）齒輪的使用壽命、
由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖，再根據(jù)齒輪一共工作的時(shí)間得；
d）金屬疲勞 ：
由上面的數(shù)據(jù)，我在查找相關(guān)的論文以及資料的時(shí)候最終取
，
e）齒面的安全系數(shù) ：
由上面的數(shù)據(jù)，在翻看書(shū)籍《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表，取
f）許用應(yīng)力、
結(jié)合數(shù)據(jù)翻看書(shū)籍《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》式
（2） 彈性系數(shù)對(duì)于齒輪彈性系數(shù)的選取，應(yīng)該遵循有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)，結(jié)合實(shí)際需求，選取齒輪的彈性系數(shù)
（3） 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) ：
結(jié)合數(shù)據(jù)翻看書(shū)籍《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖，取
（4） 對(duì)于小齒輪的直徑 查看書(shū)籍《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中的公式
=
符合初步估算的數(shù)值
（5） 確定參數(shù)時(shí)，應(yīng)遵循有關(guān)設(shè)計(jì)要求，確定齒輪之間的中心距和模數(shù)等參數(shù)
1) 中心距 根據(jù)中心距的公式得
園整取中心距離
2) 模數(shù) 由中心距離及開(kāi)始選擇的齒數(shù)、，再進(jìn)行計(jì)算得
根據(jù)相關(guān)的知識(shí)，取
3) 結(jié)合以上的數(shù)據(jù)和分析，分度圓的直徑、為
取
4) 確定齒面寬度
根據(jù)所得數(shù)據(jù)，取大齒輪齒面寬度,
取小齒輪齒面寬度。
3.1.2 齒根抗彎疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算
（1） 根據(jù)所學(xué)的知識(shí)，求許用彎曲應(yīng)力
a)應(yīng)力循環(huán)的次數(shù) ， 結(jié)合本次設(shè)計(jì)的最終目的，對(duì)循環(huán)次數(shù)進(jìn)行分析，可采用以下數(shù)據(jù)：
b)齒輪使用壽命的系數(shù)、，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際的需求采用得；
c)極限應(yīng)力 、
由所學(xué)的相關(guān)知識(shí)，看圖取：
d)齒輪的尺寸系數(shù)， 由《機(jī)械制造(第6版)》圖9.2-21，取=
e)齒輪工作時(shí)的安全系數(shù) 參照《機(jī)械制造(第6版)》表8.1-11，取
f)齒輪工作時(shí)的許用應(yīng)力、 ，從書(shū)中查找公式，許用彎曲應(yīng)力：
=
=
（2） 前面應(yīng)力已得出，求齒輪相關(guān)參數(shù)、
根據(jù)自己所學(xué)知識(shí)，?。?
（3） 參數(shù)、
根據(jù)自己所學(xué)知識(shí)， 取：
（4）驗(yàn)算齒根的抗彎曲疲勞強(qiáng)度，從書(shū)中查找所需公式，齒根的彎曲應(yīng)力
通過(guò)計(jì)算，抗彎疲勞強(qiáng)度滿足要求。
3.1.3 齒面靜強(qiáng)度計(jì)算
(1) 確定許用接觸應(yīng)力：
參照《器械制造(第6版)》圖7.2-1，取相對(duì)安全系數(shù)
由《器械制造(第6版)》圖8.12-7，取壽命相關(guān)參數(shù)
再根據(jù)自己所學(xué)的知識(shí)，大輪的許用接觸應(yīng)力較低。
(2) 校核齒面靜強(qiáng)度
由《器械制造(第6版)》圖(7.12-1)，齒面最大接觸應(yīng)力
齒面靜強(qiáng)度足夠。
3.1.4 齒根（抗彎）靜強(qiáng)度驗(yàn)算
（1）確定許用彎曲應(yīng)力
根據(jù)自己所學(xué)知識(shí)，取靜強(qiáng)度安全系數(shù)
根據(jù)自己所學(xué)知識(shí)，取壽命系數(shù)
根據(jù)自己所學(xué)知識(shí)，許用彎曲應(yīng)力
（2）求最大彎曲應(yīng)力并校核強(qiáng)度
從書(shū)中翻閱公式，可以得到最大彎曲應(yīng)力
由上面結(jié)果得出，靜強(qiáng)度滿足要求。
傳遞動(dòng)力的齒輪需要對(duì)稱分布
3.2 錐齒輪副的設(shè)計(jì)計(jì)算
根據(jù)《機(jī)械手冊(cè)》第二版3-179，材料選擇甲醛，參照《器械制造》第7卷
3.2.1 基礎(chǔ)尺寸確定
小型齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)距為,根據(jù)圖2.4-14和圖2.4-15選擇小齒輪大端分度圓直徑為，取大端模數(shù)。
由此可以計(jì)算相對(duì)應(yīng)的齒輪的齒數(shù)：
軸承的交互角度為
分錐角
外錐距：
齒輪的齒的寬度取0.3，則齒寬： 取b=24mm
齒輪高：
齒輪底端距離頂部：
齒輪的相對(duì)高度：
齒頂圓的參數(shù)D：
(5.4)
齒根角：
齒頂角：
頂錐角：
根錐角：
冠頂距：
確定傳動(dòng)的精度等級(jí)
初選平均切線速度
由《器械制造(第6版)》Pg159 表8.2-5，選擇傳動(dòng)等級(jí)為8級(jí)。
3.2.2 確定載荷系數(shù)K
使用系數(shù),通過(guò)上文中得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，取
動(dòng)載荷系數(shù),經(jīng)過(guò)查找基本數(shù)據(jù)和架構(gòu)參數(shù)，取
齒向載荷分布系數(shù),按小錐齒輪懸臂考慮取
載荷系數(shù)
3.2.3 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算
[1] 確定許用應(yīng)力
使用時(shí)間相關(guān)參數(shù),根據(jù)已經(jīng)確定的數(shù)據(jù)
安全系數(shù),通過(guò)查找文獻(xiàn)中圖8.2-13，取
接觸疲勞極限
[2] 彈性相關(guān)數(shù)據(jù)
[3] 節(jié)點(diǎn)相關(guān)的參數(shù)
[4] 大端分度圓直徑,由《器械制造(第6版)》式(8.1-24)
[5] 檢驗(yàn)計(jì)算
平均直徑：
平均線速度：
[6] 擬定齒輪模數(shù)m:
3.2.4 齒根抗彎疲勞強(qiáng)度計(jì)算
（1） 確定許用應(yīng)力
1) 壽命系數(shù)
2) 安全系數(shù)
3) 尺寸系數(shù)
4) 極限應(yīng)力,取
5) 許用彎曲應(yīng)力
（2） 齒形系數(shù),
1) 分錐角
2) 當(dāng)量齒數(shù):
3) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(第5版)》圖8.2-19，取,
4) 應(yīng)力修正系數(shù)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(第5版)》圖8.2-20 取，
5) 校核齒根抗彎疲勞強(qiáng)度由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(第5版)》式8.2-46
(5.5)
(5.6)
(5.7)
三式聯(lián)立求得
滿足要求。
3.3 本章小結(jié)
在這個(gè)章節(jié)之中我對(duì)齒輪柱以及錐型齒輪驚醒了詳盡的計(jì)算。為了防止機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的誤差還在本章中進(jìn)行了細(xì)微的檢測(cè)自查，但是因?yàn)閷W(xué)士有限以及個(gè)人的能力限制，在具體計(jì)算選擇的時(shí)候是一45號(hào)進(jìn)行計(jì)算的，這樣一來(lái)簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)的計(jì)算。
第四章 清洗機(jī)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
4.1 擦洗機(jī)器刷洗部分設(shè)計(jì)
假設(shè)擦洗速度0.2㎡/s。
4.1.1 盤(pán)刷設(shè)計(jì)
1）盤(pán)刷的簡(jiǎn)單介紹及其用途
在一塊結(jié)構(gòu)緊湊剛度適中的塑料上進(jìn)行集成得到的盤(pán)子就是盤(pán)刷，這樣設(shè)計(jì)的作用是能夠保證臟污能溝北有效的清理干凈，同時(shí)遇到障礙物的時(shí)候不至于被掛住[18]。刷子半徑，有毛半徑，刷毛長(zhǎng)度為，在盤(pán)刷與其他構(gòu)件鏈接的地方可以使用的連接部件有很多，我在本文用的是螺栓。
2）聯(lián)動(dòng)清洗裝置
采用聯(lián)動(dòng)清洗裝置的目的：
[1] 更換簡(jiǎn)單;
[2] 聯(lián)刷體劇透可調(diào)節(jié)性，在遇到障礙時(shí)能夠快速避開(kāi)障礙減少機(jī)器人的損壞；
[3] 將刷盤(pán)能夠直接與電機(jī)相連保證動(dòng)力來(lái)源；
聯(lián)動(dòng)清洗裝置結(jié)構(gòu)如圖4.1。
圖4.1 聯(lián)刷體
3）盤(pán)刷的工藝性
顯而易見(jiàn)，盤(pán)刷上面的毛是用機(jī)器安裝上去的，具體操作如下所示：
在盤(pán)刷大的框架定型之時(shí)將提前準(zhǔn)備好的絨毛像插秧那樣用機(jī)器一次性的埋下去，為了防止絨毛的脫落嚴(yán)重，在絨毛的根部會(huì)上一個(gè)卡子。
盤(pán)刷植入絨毛時(shí)的相關(guān)技術(shù)參數(shù)要求：
毛孔直徑：
每個(gè)毛孔之間的距離：
所需插孔深度：
每個(gè)孔里的絨毛數(shù)量：六根
滾刷原理與上面相同。
4.1.2 滾刷設(shè)計(jì)
滾刷外部是由橡膠構(gòu)成，橡膠來(lái)源很多可以輕松獲取，并且能夠增加摩擦力，加快清理的效率，絨毛就是插在橡膠上的，使用這個(gè)方法可以達(dá)到快速更換的目的。滾刷半徑為，有刷毛部分長(zhǎng)度為。滾刷結(jié)構(gòu)如圖4.2。
圖4.2 滾刷
為了操縱簡(jiǎn)易，節(jié)省材料，減少電池的數(shù)量是必然的，以這個(gè)作為前提條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中兩個(gè)刷子就必須并聯(lián)在電機(jī)兩側(cè)共同使用電機(jī)，在設(shè)計(jì)中為了節(jié)省資金又不能降低電機(jī)的輸出，因此我選擇三項(xiàng)電機(jī)。
在實(shí)際的操作中我發(fā)現(xiàn)由于經(jīng)驗(yàn)的缺乏，我只能講風(fēng)葉的工作壓力調(diào)整為公斤力。機(jī)器人的4個(gè)輪子每個(gè)承受公斤力。因?yàn)楸P(pán)刷材料以及結(jié)構(gòu)的原因，我設(shè)定盤(pán)刷單獨(dú)承受N=2KG的力
經(jīng)過(guò)檢測(cè)刷盤(pán)絨毛與物體的動(dòng)摩擦系數(shù)為，取
對(duì)刷盤(pán)的基本參數(shù)微積分得到 :
1) 機(jī)器人在工作時(shí)的力矩：
盤(pán)刷：
刷子在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩：
滾刷：
在機(jī)器人進(jìn)行清理時(shí)需要的總力矩：
2) 初定盤(pán)刷轉(zhuǎn)速：
根據(jù)刷洗力矩，型號(hào)為Y3-712-6，額定功率,轉(zhuǎn)速平鍵4×20，保持轉(zhuǎn)矩為。
4.1.3刷洗部分所用彈簧的設(shè)計(jì)
1）彈簧的種類：根據(jù)所學(xué)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，在選擇彈簧上，考慮易于操作和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的。綜合考慮之下，選擇壓縮型螺旋彈簧;
2) 彈簧的材料：根據(jù)所學(xué)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，選用碳素彈簧鋼；
3）首先確定相關(guān)參數(shù)
[1] 根據(jù)所學(xué)知識(shí)，翻閱書(shū)籍得到彈簧的圈數(shù)
[2] 根據(jù)所學(xué)知識(shí)，選擇彈簧直徑：，
在達(dá)到最大載荷的前提下，允許產(chǎn)生形變：
彈簧的剛度：
彈簧允許的最大載荷：
彈簧允許的最大極限：
彈簧每一節(jié)的長(zhǎng)度：
癱瘓節(jié)與節(jié)的間距：
[3] 計(jì)算數(shù)據(jù)
彈簧的中徑：
彈簧的內(nèi)徑：
彈簧的間隙：
彈簧總展開(kāi)長(zhǎng)度：
；
螺旋角：；
彈簧的自由高度：
；
允許極限負(fù)載時(shí)的彈簧高度：
；
彈簧的旋向：在滿足要求下左旋右旋都可以。
4.2 內(nèi)空心軸設(shè)計(jì)
如圖4.3所示，在工作的時(shí)候，當(dāng)盤(pán)刷在運(yùn)動(dòng)時(shí)空心釘軸承必然不動(dòng)由此才能使得在機(jī)器人內(nèi)部的噴嘴也不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)，在滾動(dòng)軸承的作用下，軸兩端分別以主要的構(gòu)件相連接來(lái)保持架構(gòu)的穩(wěn)定。
圖4.3 空心軸
4.3 擦洗機(jī)主機(jī)滾輪的設(shè)計(jì)
如圖4.4所示，當(dāng)機(jī)器人接通電源開(kāi)始進(jìn)行清掃工作的時(shí)候，在螺旋槳葉片的作用下排放出快速高壓的氣流，由于機(jī)器人行走方式以及路徑的原因，機(jī)器人需要強(qiáng)的吸附能力，才能在玻璃等光滑的物體上平穩(wěn)的安全的進(jìn)行工作[19]，但是螺旋槳葉片提供的壓力也不能太大，因?yàn)槲以谇拔奶岬剑以跈C(jī)器人的底部安裝了柔軟的絨毛來(lái)達(dá)到快速風(fēng)干以及進(jìn)一步清理的目的你加入壓力過(guò)大，必然會(huì)損壞構(gòu)件上的絨毛。因此在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮到這一點(diǎn)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
圖4.4 擦洗機(jī)主機(jī)滾輪結(jié)構(gòu)圖
4.4 主機(jī)上傳感器及行程開(kāi)關(guān)的選擇
由于高空作業(yè)的特殊性以及安全考慮，勢(shì)必需要在機(jī)器人上安裝一個(gè)傳感器來(lái)人為進(jìn)行操作。傳感器的種類眾多，比如使用電磁波、紅外線、超聲波的傳感器。通過(guò)比較我選擇超聲波傳感器，因?yàn)榭紤]到機(jī)器人工作地點(diǎn)特殊性，對(duì)傳感器的靈敏度以及工作區(qū)域的范圍要求很高。
為了起到保險(xiǎn)的作用，我們還需要給它添加一個(gè)安全裝置，用來(lái)解決信號(hào)突然中斷、減少鎮(zhèn)等的產(chǎn)生、處理內(nèi)部芯片的邏輯錯(cuò)誤等等。
4.5復(fù)合纜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
如圖4.5所示，采用復(fù)合纜結(jié)構(gòu)的原因是，本機(jī)器人結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但是組裝完勝吼，在機(jī)器人的內(nèi)部各線纜就會(huì)糾纏的一起，很不安全，而且在拆除維修的時(shí)候加大了工作難度。
圖4.5復(fù)合攬結(jié)構(gòu)圖
鋼絲繩的斷裂不會(huì)在同一時(shí)間發(fā)生，因此它的安全性能得以保障。另外鋼絲繩的價(jià)格便宜，應(yīng)用范圍廣，技術(shù)成熟，單位面積上能夠承受的重量很大，在工作中能到達(dá)到靜音的標(biāo)準(zhǔn)。我在這次的設(shè)計(jì)中使用型號(hào)為：GB1102-74
當(dāng)鋼絲繩發(fā)生破斷效應(yīng)的時(shí)候：
(3.1)
—鋼絲繩破斷拉力（公斤）
—鋼絲繩工作時(shí)承受的最大靜拉力（公斤）
—根據(jù)機(jī)構(gòu)重要性，工作類型及載荷情況而定的鋼絲繩安全系數(shù)。
本次設(shè)計(jì)中我所選的鋼絲型號(hào)為，根據(jù)文獻(xiàn)和實(shí)際查閱得到這個(gè)型號(hào)的鋼絲繩將它拉斷所要付出的最小拉力為公斤。根據(jù)查閱其中機(jī)構(gòu)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)了解到這個(gè)型號(hào)應(yīng)該是輕級(jí)，所以選繩。由于本次設(shè)計(jì)的清洗機(jī)器人的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所選材料密度小，所以將靜拉力暫時(shí)定為400公斤。由公式(3.1)。
所以選用的鋼絲繩強(qiáng)度足夠。
4.6 本章小結(jié)
在這個(gè)章節(jié)中我著重詳細(xì)介紹并且初步擬定了清洗機(jī)器人內(nèi)部的其他的構(gòu)件比如盤(pán)刷等，因?yàn)轶w積有限，所以機(jī)器人所攜帶的清氣材料就不應(yīng)該太多否則會(huì)增大機(jī)器人整體的質(zhì)量，引起受力的變化，而且這樣計(jì)算也太過(guò)復(fù)雜，所以我使用盤(pán)刷、洗刷的雙刷結(jié)構(gòu)組成的簡(jiǎn)單系統(tǒng)來(lái)應(yīng)對(duì)。
第五章 自動(dòng)墻壁清洗機(jī)吸附系統(tǒng)設(shè)計(jì)
5.1 采用風(fēng)壓吸附的意義
采用風(fēng)壓作為洗刷壓力，可以避免因外玻璃材料和形狀的變化對(duì)穩(wěn)定性和可靠性的影響，即有障礙物，或者有突起，對(duì)壓力影響不大，提高了可靠性，對(duì)建筑物外形形狀的適應(yīng)性也更強(qiáng)。
5.2 基本原理
采用正壓與負(fù)壓相結(jié)合，利用偏心壓緊，使擦洗機(jī)的輪的一端先接觸玻璃，形成一個(gè)相對(duì)小的腔體，再利用懸吊系統(tǒng)縮減機(jī)器人清掃部位和墻壁之間的距離，同時(shí)，在機(jī)器人內(nèi)部的螺旋槳會(huì)產(chǎn)生真空效果，在外部的大氣作用下，將機(jī)器人的機(jī)體緊緊地?cái)D壓在墻壁上，產(chǎn)生吸附效果。當(dāng)腔體變小的時(shí)候，通過(guò)螺旋槳流入機(jī)體內(nèi)部的空氣流就變得更少，在外界大氣的作用下機(jī)體產(chǎn)生吸附力。當(dāng)腔體很大時(shí)，空氣會(huì)流通暢快，產(chǎn)生正壓，使機(jī)體壓緊玻璃。隨著腔體變小，空氣流速度減小，正壓減小，負(fù)壓增強(qiáng)，調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，可得到所需的壓力，使擦洗機(jī)具有一定壓力的貼在玻璃體玻璃，提供連續(xù)均勻的擦洗力，通過(guò)調(diào)節(jié)螺旋槳的轉(zhuǎn)速可以調(diào)節(jié)擦洗力的大小 ，以達(dá)到最佳擦洗效果。如對(duì)于玻璃玻璃，采用低轉(zhuǎn)速，對(duì)于磚玻璃，采用高轉(zhuǎn)速，調(diào)速由電機(jī)的星—三角轉(zhuǎn)換完成。
5.3 氣動(dòng)計(jì)算的原始數(shù)據(jù)與技術(shù)要求
初始數(shù)據(jù)如下
=mm3
=m3
螺旋槳初定選用參數(shù)：
1. 關(guān)于風(fēng)葉的直徑數(shù)據(jù)：d根據(jù)前面的計(jì)算結(jié)果得出d=.
2. 電機(jī)的計(jì)算與篩選：通過(guò)之前詳細(xì)計(jì)算與對(duì)比中發(fā)現(xiàn)三相電機(jī)是最優(yōu)的選擇，在這個(gè)設(shè)計(jì)中因?yàn)槲疑釛壛艘粋€(gè)電機(jī)來(lái)使機(jī)器人的結(jié)構(gòu)變得更為簡(jiǎn)單，所以需要加強(qiáng)對(duì)風(fēng)葉的運(yùn)動(dòng)速度的要求，因此選用風(fēng)扇電機(jī)的功率為×103W，額定電壓為，轉(zhuǎn)速為3. 電機(jī)軸與螺旋槳直接用鍵和軸連接，輪轂和電機(jī)軸過(guò)盈配合由定位銷定位。因螺旋槳的洗刷壓力始終使螺旋槳壓向電機(jī)，不會(huì)甩脫。
4. 氣體經(jīng)過(guò)螺旋槳的壓縮進(jìn)入內(nèi)部的效率為ηv =10%
流量
進(jìn)入機(jī)器人內(nèi)部的氣體相關(guān)數(shù)據(jù)為：；；
技術(shù)要求為：
1.能夠在相對(duì)短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行較大的的區(qū)域清掃；
2.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量不大；
3.能夠在工作中進(jìn)行快速的變工；
4.使用時(shí)間要盡可能長(zhǎng)一些設(shè)定為一年；
5.運(yùn)行時(shí)不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)影響系統(tǒng)和安全。
5.4風(fēng)壓部分力學(xué)計(jì)算
風(fēng)壓部分的作用是在螺旋槳的作用下機(jī)器人內(nèi)部與大氣壓產(chǎn)生負(fù)差，在負(fù)差的作用下，機(jī)器人將被大氣僅僅的擠壓在物體變面上不會(huì)發(fā)生吸附力變化的情況，風(fēng)壓系統(tǒng)包含多個(gè)元件，進(jìn)口導(dǎo)流器、收斂器以及螺旋槳。
一旦機(jī)器人內(nèi)部有的氣體經(jīng)由螺旋槳進(jìn)入大氣時(shí)，由氣體連續(xù)性方程：
(4.1)
氣體進(jìn)口即進(jìn)入導(dǎo)流器時(shí)的速度為：
(4.2)
由于在實(shí)際中必然會(huì)發(fā)生空氣泄露，但是與整個(gè)相比數(shù)量很少因此忽略這點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算：
(4.3)
氣體單位時(shí)間內(nèi)的流通速率為：
已知：電機(jī)功率為
(4.4)
氣體出口處的速度定為,取
由流體力學(xué)動(dòng)量定理知，單位時(shí)間內(nèi)流出控制面的動(dòng)量與流入控制面的動(dòng)量的差值，等于作用于控制面內(nèi)流體的全部外力之和，即：
(4.5)
5.5 本章小結(jié)
本章重新探討研究了關(guān)于機(jī)器人吸附能里的變化和修改，起到對(duì)之前的吸附性計(jì)算的檢驗(yàn)的作用，同時(shí)對(duì)機(jī)器人的整體性能進(jìn)行重新估算，確保在設(shè)計(jì)制造過(guò)程中機(jī)器人在工作時(shí)的安全性和可靠性。 第六章 總結(jié)
在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)中，我認(rèn)為它不僅僅是對(duì)于我自己大學(xué)本科專業(yè)學(xué)習(xí)的一次檢驗(yàn)，也是一次自我對(duì)各方面學(xué)習(xí)的一次提升。在課題的理解，通過(guò)各種方式收集資料，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，進(jìn)一步了解計(jì)算機(jī)輔助在專業(yè)上的幫助等各方面都有了進(jìn)一步的學(xué)習(xí)與提高。整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)是總結(jié)現(xiàn)有機(jī)構(gòu)，根據(jù)所設(shè)計(jì)機(jī)械所要實(shí)現(xiàn)的功能